A magas zsírtartalmú étrend megakadályozza és megfordítja az aktivitáson alapuló étvágytalanság kialakulását patkányokban

Absztrakt

Célkitűzés

Az aktivitás-alapú anorexia az anorexia nervosa állatmodellje, amelyben a szokásos laboratóriumi chow-hoz való korlátozott hozzáférés az önkéntes kerékfutással kombinálva hypophagia és súlyos fogyáshoz vezet. Ez a tanulmány azt tesztelte, hogy az aktivitás-alapú anorexia megelőzhető-e vagy visszafordítható-e ízletes ételekkel.

Módszer

A hím patkányokat ülő vagy ad libitum futtató csoportokra osztottuk, és napi 1 órán keresztül fenntartottuk a standard chow hozzáférést, valamint a következők egyikét: cukor, szacharin, növényi zsír (rövidítés) vagy édes, magas zsírtartalmú chow.

Eredmények

Az édes, magas zsírtartalmú chow-hoz való hozzáférés megfordította és megakadályozta az aktivitás-alapú anorexiára jellemző fogyást. A növényi zsír csökkentette a testsúlycsökkenést, de kisebb mértékben, mint az édes, magas zsírtartalmú étrend. Szacharin vagy szacharóz oldatok hozzáadása a standard laboratóriumi étrendhez nem volt hatással.

Következtetés

Az eredmények arra utalnak, hogy bizonyos ízletes étrendek befolyásolhatják a tevékenységalapú anorexia kialakulását és az abból való kilábalást.

Bevezetés

Az anorexia nervosa olyan pszichiátriai rendellenesség, amelyet extrém hipofágia, testsúlycsökkenés és hipotermia jellemez. 1 A betegek gyakran mutatnak túlzott testedzést és kényszer tevékenységet. 2,3 Az anorexia nervosa az egyik legveszélyesebb az összes mentális rendellenesség közül, az egész életen át tartó halálozási arány 5 és 20% között van, a tünetek időtartamának hosszától függően. 4 E rendellenesség leküzdéséhez nagy szükség van hatékony kezelésre.

Az aktivitásalapú anorexia modellt, amelyet először 40 évvel ezelőtt írtak le, 5 a rágcsálók anorektikus viselkedésének tanulmányozására használják, és az anorexia nervosa egyes jellemzőinek állatmodelljeként szolgál. Ha korlátozott hozzáférést biztosítanak a rágcsáló chow-hoz, és ad libitum hozzáférést biztosítanak egy futó kerékhez, a patkányok magas kerékfutási arányt mutatnak, és önként csökkentik a napi kalóriabevitelt. Ezek a viselkedési változások együttesen jelentős súlycsökkenést, hipotermiát, az ösztrikus ciklus elvesztését, a gyomorfekélyt, valamint a kísérletező beavatkozása nélkül az önéheztetéstől és az elsorvadástól számolnak be. 6,7 Összehasonlításképpen: azok az patkányok, akik ad libitum táplálékkal és futókerekes hozzáféréssel rendelkeznek, valamint azok, akiknek korlátozott élelmezési hozzáférésük van, de futókerékük nincs, általában nem veszítenek jelentős súlyt és normálisan meg tudnak élni.

Az íz és az íz a kulcskomponensek az ételbevitel előidézésében. 8,9 Úgy tűnik azonban, hogy egyetlen jelentés sem foglalkozott kifejezetten az étrendi manipuláció hatásaival az aktivitásalapú anorexia megelőzésében. A kellemes ételekről ismert, hogy erősítik és aktiválják a jutalomhoz kapcsolódó neurokémiai anyagokat, például a dopamint (DA) és az opioid peptideket. 10,11 Ezek a neurotranszmitterek az aktivitás-alapú anorexiával és az anorexia nervosa-val kapcsolatos viselkedésben is szerepet játszanak. 12–15 Ezért lehetséges, hogy a finom ételek hatásai erősítik az állatok étkezési motivációját. Ebben a kísérletben azt teszteljük, hogy az új, ízletes ételek (cukor, szacharin, magas zsírtartalmú vagy édes, magas zsírtartalmú chow) hozzáférése megfordíthatja-e vagy megakadályozhatja-e az aktivitásalapú anorexia kialakulását.

Módszer

Tárgyak és anyagok

A hím Sprague – Dawley patkányokat a Princetoni Egyetemen tenyésztették a Taconic Farms (Germantown, NY) (1. exp.) Származású vagy közvetlenül a Taconic Farms (2. és 4. péld.) Állományából. A kísérletek megkezdése előtt az összes patkányt külön-külön tartottuk, és ad libitum hozzáférést biztosítottunk a standard laboratóriumi rágcsáló-chow-hoz (LabDiet Rodent Diet no. 5001, PMI Nutrition, St. Louis, MO) (3,04 kcal/g, 12% zsír, 60% szénhidrát, 28% fehérje) és víz, és hagyjuk, hogy legalább egy hétig átforduljon egy 12 órás fény/12 órás sötét ciklusra. A testtömeg 225 és 305 g (exp. 1a), 320 és 350 g (exp. 1b), 255 és 300 g (2. exp.), 240 és 275 g (3. exp.) És 285 és 355 g ( Exp. 4) a kísérlet kezdetén.

Kísérleti eljárások

Minden kísérlethez volt egy futócsoport és egy ülőcsoport. A futócsoportba tartozó állatokat külön-külön rágcsáló-ketrecekben helyeztük el, amelyek a ketrec egyik oldalán (Lafayette Instrument, Lafayette, IN) egy futó kerékhez (16 hüvelyk átmérőjű) csatlakoztak egy hengeres átjárón keresztül. Az ülő csoportokat ketrecekben helyezték el, amelyek megegyeztek a futó csoport által használtakkal, de nem jártak a futókerékkel. A kísérletek megkezdése előtt az összes patkányt előzetesen napi 1 órás chow-hozzáférésnek tették ki, hogy alkalmazkodjanak az etetési ütemtervhez, és ezalatt a futókerekek zárva maradtak a futócsoportok számára. 3 nap után a korlátozott táplálkozási ütemterv után a futó kerekeket kinyitották, és az 1. táblázatban leírtak szerint megkezdődtek az étrendi manipulációk és az adatgyűjtés. .

ASZTAL 1

Az étrendi manipulációk összefoglalása az egyes kísérletek három szakaszában

ExperimentGroupsPhase 1Phase 2Phase 3

1a	Fut (n = 6) Ülő (n = 6)	Standard chow	Édes, magas zsírtartalmú chow	Standard chow
1b	Fut (n = 6) Ülő (n = 6)	Édes, magas zsírtartalmú chow	Standard chow	Édes, magas zsírtartalmú chow
2	Fut (n = 8) Ülő (n = 8)	Standard chow	Standard chow + szacharin oldat	N/A
3	Fut (n = 6) Ülő (n = 8)	Standard chow	Standard chow + szacharóz oldat	N/A
4	Fut (n = 6) Ülő (n = 6)	Standard chow	Normál chow + növényi zsír	Standard chow

Mindegyik kísérlet három szakaszra volt felosztva, független változóként az étrend megváltoztatásával. Az összes szakaszban elvégeztük a chow bevitel és a hozzáférés óráján lefutott távolság méréseit, a 24 órán belüli távolsággal együtt. A testtömeget minden nap az élelmiszerhez való hozzáférés előtt mérték. Az 1. fázis során az összes patkányt standard rágcsáló-chow-pellettel etették 1 órán át (a sötét 4-5 órájában). Amikor a futócsoportok testtömege a kezdeti súly 75% -ára esett, megkezdődött a 2. fázis, és az étrendet a következők egyikére váltották: Exp. 1: édes, magas zsírtartalmú chow (Research Diets no 12451, New Brunswick, NJ; 4,7 kcal/g, 45% zsír, 35% szénhidrát, 20% fehérje); Exp. 2. ábra: szacharin csapvízben oldva (0,1% -os koncentráció) standard chow-val együtt; Exp. 3: 10% -os szacharóz-oldat és chow (0,4 kcal/ml); és Exp. 4. ábra: növényi zsír (Crisco, J. M. Smucker Co., Orrville, OH; 9,2 kcal/g) és chow. Ugyanannyi nap elteltével, mint a kezdeti étrendváltás előtt, a patkányoknak ismét ellátták a kezdeti standard chow-étrendet (3. fázis). A kísérlet a 3. fázisban ért véget, ha a testtömeg a kezdeti súly 75% -ára esett.

Annak ellenőrzésére, hogy az aktivitás-alapú étvágytalanság feltételezett íz-idegenkedést von maga után, amelyet egy étel kezdeti párosítása vált ki a kerék futásával, Exp. Az 1b. Ábra patkánycsoportokat vizsgált, akik fordított sorrendben kaptak hozzáférést a chow-hoz és az új, magas zsírtartalmú étrendhez.

Statisztika

A szokásos chow, az édes, magas zsírtartalmú chow és a növényi zsír grammban (g) és a szacharóz-oldat milliliterben (ml) mért értékeit kilokalóriává (kcal) alakítottuk át. A megtett távolság és az elfogyasztott kcal elemzéséhez az adatokat minden egyes patkánynál átlagoltuk minden étrendi szakaszban. A csoporton belüli összehasonlításokat egyirányú, ismételt mértékű varianciaanalízissel (ANOVA) végeztük. A futó és a mozgásszegény csoportok összehasonlítását kétirányú ismételt ANOVA mérésekkel elemeztük. Newman – Keuls post-hoc teszteket indokolt esetben végeztek.

Eredmények

Exp. 1a: Az édes, magas zsírtartalmú étrendhez való hozzáférés visszaállítja az aktivitásalapú étvágytalanság miatt elvesztett testsúlyt, miközben növeli mind a futás, mind a kalóriabevitelt

In Exp. Az 1a. Ábrán a futócsoport testtömege folyamatosan csökkent, amikor hozzáférést kaptak a szokásos chow étrendhez (1. fázis), majd növekedett, amikor hozzáférést kaptak az édes, magas zsírtartalmú étrendhez (2. fázis), majd ismét fogyás következett be, ha a fajtában chow-t kaptak 3 (F (25, 155) = 6,02, p. 1A. Ábra). Hasonló, de kisebb hatást figyeltünk meg az ülő csoportnál (F (25, 155) = 131,4, p 1A ábra). Ugyanakkor a futócsoport átlagos testtömege alacsonyabb maradt, mint az ülő csoporté a kísérlet során (F (1, 10) = 33,86, p 2A ábra) és az ülő csoportnál (F (2, 17) = 72,65, p ábra) 2A). Habár az étrend függvényében mind a futó, mind a mozgásszegény csoportban szignifikáns különbség figyelhető meg egyik fázisról a másikra, a kalóriabevitel tekintetében nem volt különbség a csoportok között.

Mint Exp. Az 1a. Ábrán a futócsoport körülbelül kétszer annyit futott az édes, magas zsírtartalmú étrendhez való hozzáférés 1 órás időtartama alatt (1. és 3. fázis, 0,110 ± 0,02 km, illetve 0,208 ± 0,09 km), összehasonlítva a standard chow (2. fázis, 0,071 ± 0,03 km), bár ezek a különbségek statisztikailag nem voltak szignifikánsak. Továbbá, mint az Exp. 1a, a 24 órás futás az idő múlásával folyamatosan nőtt (1. fázis = 0,875 km, a 2. fázis = 2,70 km, a 3. fázis = 4,71 km; F (2, 17) = 10,25, p 4A ábra). Az eredeti terv az volt, hogy a 3. fázisban a szokásos chow (szacharin nélküli) étrendet adják meg, de ezt elvetették, mert a futócsoportba tartozó patkányok elérték kritikusan alacsony testtömegüket (a kezdeti súly 75% -a) anélkül, hogy táplálékbevitelük növelésének jeleit mutatták volna vagy testtömegük helyreállítása válaszul a szacharin hozzáférésre a chow-val (2. fázis, 11–15. nap). Az ülő csoport sikeresen megőrizte a stabil testsúlyt a 15. napig.

Patkányok testtömege az Exps-ben. 2–4. Amikor a futó patkányok a 2. fázis alatt standard chow plusz (A) szacharinhoz vagy (B) szacharózhoz jutottak, továbbra is fogyni kezdtek, ellentétben az Exp 1a-ban szereplő patkányokkal (1A. Ábra). Az ülő állatok megtartották testtömegüket. Amikor a futó patkányok normál chow-jukkal hozzáférhettek a növényi zsírhoz (C), hízni kezdtek, bár kisebb mértékben, mint a patkányok, akik édes zsírtartalmú chow-hoz jutottak hozzá (1A. Ábra). Amikor a 3. fázisban visszaváltak a standard chow-ra, a futó patkányok ismét lefogytak a standard chow-nál, míg az ülő patkányok stabil testsúlyt tartottak fenn.

A szacharinbevitelben nem volt különbség a két csoport között (futócsoport: 5,02 ± 1,32 ml és ülőcsoport: 6,30 ± 1,81 ml). A futócsoport azonban lényegesen kevesebb chow-t evett, mint az ülő csoport (F (1, 14) = 27,2, p 4B ábra). Ismét elvetették az eredeti tervet a normál chow (szacharózmentes) étrendre való visszatéréshez (3. fázis), mert a futócsoport mindannyian elérték a kritikusan alacsony testsúlyukat a 2. fázis alatt (7–13. Nap). Az ülő csoport sikeresen megőrizte stabil testtömegét a 13 nap alatt.

Nem volt szignifikáns különbség a növényi zsírbevitelben a futó és az ülő csoportok között (66,7 ± 5,26 kcal, illetve 73,97 ± 18,47 kcal), de a chow bevitel nagyobb volt az ülő csoportban (F (1, 10) = 29,91, p 18 –21 A kondicionált ízelkerülés kialakulásához szükséges körülmények fennállnak az aktivitás-alapú anorexia kísérletek során. 22 A patkányokat kondicionált ingernek (CS) teszik ki, amely az etetési időszak alatt elfogyasztott új élelmiszer íze, majd a A kerékfutás feltétel nélküli ingere (US). Ezeket a CS étel és a kerékfutó USA közötti párosításokat többször megismételjük egy tevékenységalapú anorexia eljárás során, és ezáltal feltételes ízelkerüléshez vezethet, ami hajlamos lehet csökkenteni az ételt táplálkozási időszak alatt történő bevitele, és ez hozzájárulhat az aktivitás-alapú anorexia-effektus kialakulásához. Jelen kísérletek eredményei azonban azt sugallják, hogy a feltételes ízelkerülés nem magyarázza az aktivitás-bázist az anorexia, amikor az új étel nagyon ízletes. A kalóriabevitel drasztikusan megnőtt, amikor egy új édes, magas zsírtartalmú étrendet tettek elérhetővé az ételhez való hozzáférés órájában, még akkor is, ha a nagyon ízletes étrendet először a futással párosították, a kísérleti eljárás kezdetén (1b. Exp.).

Az aktivitás-alapú anorexia és az anorexia nervosa biológiai alapjai még mindig nem tisztázottak. Számos neurotranszmitter rendszert vizsgáltak, nevezetesen a szerotonint. 23,24 Mindazonáltal a DA és az opioidok is érintettek. Az anorexiás betegeknél csökkent a DA metabolit, a homovanillinsav szintje, a cerebrospinális folyadékban mérve, 25, és a DA receptorokban és elérhetőségükben változások vannak. A táplálék korlátozása a testtömeg 80% -ára patkányokban akár 50% -ig is csökkentheti az extracelluláris DA-t a nucle accumbensben. A takarmányozás normál körülmények között extracelluláris DA-t szabadít fel a sejtmagban, mind normál, mind táplálékkal korlátozott patkányokban. 29–31

Az éhező, alsúlyú állatok túlfogyaszthatják a táplálékot, vagy részben belemehetnek a jóízű táplálékba, hogy részben felszabadítsák a DA-t, amikor a mezoaccumbens DA-rendszer depressziós és az extracelluláris DA alacsony az NAc-ben. 30 Az édes vagy zsírban gazdag ízletes ételek fogyasztása növeli az extracelluláris DA-t az NAc-ben, 11,32, de a szokásos rágcsáló-chow-hoz való időszakos hozzáférésnek nincs ilyen hatása. 11 A cukrot fogyasztó alacsony testtömegű patkányok fokozott DA felszabadulást mutatnak az NAc-ben a normál testsúlyú patkányokhoz képest. 33 A DA ezen „robbanása” tovább befolyásolhatja az egyéb DA-felszabadító magatartásokat, például a kerékfutást, 34 amelyek a futási magatartás jelentős növekedését tehetik számon az édes, magas zsírtartalmú étrendhez való hozzáférés órájában, az Exp. 1-ben. Bár időszakos Az édes ízekhez való hozzáférésről kimutatták, hogy növeli az accumbens DA-t, 11,35 édes íz önmagában nem befolyásolta az aktivitásalapú anorexiát ebben a kísérletben. Ezért úgy tűnik, hogy a zsírhoz vagy az édes és a zsír kombinációjához való hozzáférés neurokémiai változásokat eredményez, amelyek sikeresen megfordíthatják vagy megakadályozhatják az aktivitásalapú anorexia keletkezését.

Számos lehetséges magyarázat van arra, hogy az édes zsírtartalmú étrend vagy a sima zsírtartalmú étrend miért akadályozhatja meg és fordíthatja meg a tevékenységalapú anorexiát. Az opioid rendszerek aktiválása összekapcsolódott a cukrok, zsírok vagy a cukor/zsír keverékek preferenciáival és fogyasztásával, de nem mind a patkányokban, mind az emberekben nem szabványos, kevésbé ízletes ételekben. 40–44 Ezért lehetséges, hogy valamilyen opioid rendszer ízletes, zsíros ételekkel történő aktiválása elősegítheti az étkezést és a súlygyarapodást. Ez talán egy másik opioid rendszer, mint amelyet rendszerint táplálékkorlátozással aktiválnak, és aktivitásalapú anorexiás patkányokban működnek. Bár önmagában a cukorbevitel befolyásolhatja és befolyásolhatja az opioidokat, ebben a kísérletben ez nem változtatta meg az aktivitás-alapú anorexia kialakulását. Úgy tűnik, hogy szükséges a cukor és a zsír kombinációja, vagy csak a zsír. Maga a zsír kritikus tényező lehet a zsírérzékeny táplálékrendszer, például a hipotalamusz galanin aktiválásával, amelyről úgy gondolják, hogy részben megerősíti a viselkedést azáltal, hogy felszabadítja a DA-t a nucleus accumbens-ben. 45

Összegzésképpen elmondható, hogy a zsírban gazdag étrend hozzáadott cukorral vagy anélkül sikeresen megfordíthatja vagy megakadályozhatja az aktivitáson alapuló anorexiát patkányokban, annak ellenére, hogy ez jobban fut. Jelen eredmények azt is jelzik, hogy a feltételes ízkerülés nem alakul ki aktivitás-alapú anorexiában, ha az új étrend nagyon ízletes. Ezek az eredmények hozzájárulhatnak a hiperaktivitás és az önéheztetés hátterében álló mechanizmusok további megértéséhez.

Köszönetnyilvánítás

Támogatja az USPHS MH-65024 és DA-16458.

A szerzők köszönetet mondanak Caroline Lee-nek a kísérletekhez nyújtott segítségért.